El origen, y posteriormente la formación de la radiología como ciencia, se remonta a finales del siglo XIX y principios del XX. La radiología se basa en tres descubrimientos, se podría decir que grandes acontecimientos en el mundo científico.
Primer descubrimiento.
Todo comenzó con un descubrimiento realizado por el jefe del Departamento de Física, Rector de la Universidad de Würzburg, físico alemán, profesor Wilhelm Konrad Roentgen (años de vida - 1845-1923) el 8 de noviembre de 1895. Ese día, descubrió los rayos X, que luego se llamaron rayos X en honor al científico.
Ese día, al salir del laboratorio a última hora de la noche y apagar la luz, V.K. Roentgen notó un brillo verde en la oscuridad, que emanaba de cristales de platino-cianuro de bario. Resultó que el tubo de Crookes (una botella de vidrio, dentro de la cual hay aire a baja presión atmosférica y dos electrodos para suministrar voltaje), envuelto en papel negro a través del cual no penetraron los rayos catódicos, no se apagó, y el bario Había cristales en la mesa cercana. Cuando se apagó el voltaje del tubo de Crookes, la luminiscencia de las sales de bario cesó y, cuando se encendió, reapareció. Los rayos visibles no pudieron penetrar el papel negro, lo que significa que se genera una radiación desconocida en el tubo. Así, se descubrieron nuevos rayos invisibles, llamados rayos X. VK Roentgen trabajó durante cincuenta días en el estudio de este fenómeno, preparó un informe de 17 páginas y le adjuntó una imagen de "rayos X" de su mano.
El 6 de enero de 1896, la noticia del descubrimiento de V.K. La radiografía fue distribuida por todo el mundo por el London Telegraph.
A.F. Ioffe, que trabajó con VK Roentgen durante unos 20 años, escribió: "De lo que Roentgen publicó en los primeros tres mensajes, no se puede cambiar ni una sola palabra ..."
Los rayos X se han convertido no solo en un tema de estudio profundo en todo el mundo, han encontrado una aplicación práctica (rayos X), sino que también han servido como un impulso para la detección de un fenómeno: la actividad de radio natural.
Segundo descubrimiento.
El físico científico francés, profesor del Museo de Historia Natural de París, Henri Becquerel (1852-1908), al estudiar los efectos de la luz solar sobre varios minerales, descubrió que las sales de uranio emiten rayos invisibles. Las sales de uranio se colocaron en una placa fotográfica envuelta en papel negro, todo esto se expuso al sol, luego se reveló la placa fotográfica y en ella aparecieron los contornos de las sales de uranio. Uno de los días resultó nublado y A. Becquerel cerró la placa fotográfica con sal de uranio, dispuesta en forma de cruz, en la mesa. Dos días después, el 1 de marzo de 1896, el día estaba soleado. Impulsado por la intuición, A. Becquerel sacó una placa fotográfica de un cajón y decidió revelarla, sin exponerla al sol. El contorno de una cruz se imprimió en la placa fotográfica. Así, se descubrió que el uranio de forma espontánea, independientemente de la radiación solar, emite rayos penetrantes invisibles, provocando la sobreexposición de la placa fotográfica, y que, como se aclaró posteriormente, estaban representados por radiaciones alfa, beta y gamma. Así, A. Becquerel (1 de marzo de 1896) descubrió el fenómeno de la radiactividad. En 1903 recibió el Premio Nobel de Física. Pero el mismo término "radiactividad" fue propuesto por Maria Sklodowska-Curie.
Tercer descubrimiento .
Los logros más significativos en el campo de la investigación de la radiactividad están asociados con el nombre de la química polaca Maria Sklodowska (1867-1934) y su esposo, el explorador francés Pierre Curie (1859-1906). En 1898, después de estudiar una serie de elementos químicos, Marie Curie y, independientemente de ella, el científico alemán G. Schmidt descubrieron que la fuente de los rayos de Becquerel no era solo el uranio, sino también el torio. Maria y Pierre Curie también descubrieron que el uranio, después de ser emitido por radiación, se convierte en otros elementos químicos. Así que se descubrieron nuevos elementos radiactivos radio (que significa radiante) en julio de 1898, y polonio (llamado así por el lugar de nacimiento de Maria Sklodowska-Curie - Polonia) en diciembre de 1898. Maria y Pierre Curie hicieron una gran contribución al estudio de la naturaleza de las radiaciones radiactivas, descubriendo diferencias en el efecto de las radiaciones alfa, beta y gamma sobre diferentes sustancias.
Maria y Pierre Curie, su hija Irene y su esposo Frederic Joliot (quien descubrió la radiactividad artificial en 1934) hicieron una contribución tan grande a la ciencia que recibieron 5 premios Nobel.
En su discurso del 6 de junio de 1905 en Estocolmo, Pierre Curie dijo: “Es fácil entender que el radio puede representar un grave peligro en manos criminales, y surgirá la pregunta: ¿se beneficiará la humanidad del conocimiento de los secretos de la naturaleza? ¿Es lo suficientemente maduro para usarlos, o es el conocimiento para dañarlo? ... Soy de los que piensan que la humanidad obtendrá más beneficios que daños de los nuevos descubrimientos ".
El físico inglés E. Rutherford descubrió en 1899 las radiaciones ayb emitidas durante la desintegración de los radionúclidos. También creó la teoría de la desintegración de sustancias radiactivas y desarrolló la teoría del modelo planetario de la estructura del átomo.
El descubrimiento de la radiactividad marcó el comienzo de una nueva era en la física. Permitió comprender la estructura del átomo y los núcleos atómicos, descubrir las leyes de las transformaciones nucleares. Permitió a la humanidad acceder a la energía nuclear a través de reacciones nucleares, crear isótopos radiactivos artificiales, etc.
Pero los científicos también se han encontrado con los efectos negativos de la radiación ionizante y radiactiva.
En 1895, el físico V. Grubbe, que trabajaba con rayos X de "rayos X", sufrió quemaduras graves en la mano. En 1914, había 114 casos de cáncer de rayos X en la literatura. A. Becquerel llevó una ampolla con cloruro de bario y radio en el bolsillo de su chaleco durante 6 horas y recibió una quemadura por radiación. Una vez A. Becquerel dijo: “Amo mucho el radio, pero me ofende”. Y esto se debe a que tenía úlceras que no cicatrizaban en las manos. Pierre Curie sufrió una quemadura en el antebrazo a causa del radio. Había quemaduras en las manos de Marie Curie. Durante este período, A. Becquerel y Pierre Curie publicaron un artículo "El efecto fisiológico de los rayos del radio", que describía el efecto de los rayos del radio en la piel. Según la literatura extranjera, 336 personas que trabajaban con materiales radiactivos en ese momento murieron como resultado de la radiación. En 1959, ya se conocían alrededor de 359 especialistas-radiólogos (de los cuales 13 eran rusos y soviéticos), que murieron por cáncer de piel por radiación o leucemia. María, su hija Irene y su esposo Frederic Joliot murieron a causa de las lesiones por radiación.
Durante la Primera Guerra Mundial, Marie Curie equipó 220 unidades de rayos X, trabajó en ellas y capacitó al personal. Murió de enfermedad - anemia perniciosa aguda.
Pierre Curie murió antes (1906) en un accidente bajo las ruedas de una camioneta, pero los científicos han demostrado que habría muerto de patología por radiación.
A diferencia de la radiación ionizante de rayos X, que inmediatamente encontró aplicación en la medicina, el estudio y el uso de sustancias radiactivas procedieron más lentamente.
En 1903, Pierre Curie y los científicos médicos habían determinado que el radio tenía un efecto terapéutico sobre el lupus y algunas formas de cáncer. Estos datos fueron confirmados en 1903 por los trabajos de Semyon Viktorovich Goldberg y Efim Semenovich London. Y la primera contribución de los científicos rusos a la biología de la radiación fue el trabajo de 1898 de Ivan Ramazovich Tarkhanov, quien estableció la presencia de diversas reacciones a la irradiación en ranas e insectos. En 1903, Heinecke (investigó el efecto de los rayos X en ratones) describió por primera vez la anemia y la leucopenia, y también llamó la atención sobre el daño a los órganos hematopoyéticos (atrofia del bazo).
En 1905, Kornike estableció la inhibición de la división celular bajo la influencia de la radiación ionizante, y los científicos Bergonier y Tribondo descubrieron una diferencia en la sensibilidad de diferentes células a la radiación.
Inicialmente, la investigación tuvo como objetivo resolver los problemas de la radiología médica. Con el crecimiento y desarrollo de la base material para la investigación radiobiológica, se amplió el alcance del trabajo sobre el uso de radiaciones en biología y agricultura. En 1925-1935 se desarrolló ampliamente la genética de la radiación. En 1925 G.A. Nadson y G.F. Filippov en experimentos con levaduras y mohos descubrieron el efecto de la radiación ionizante en el aparato genético de la célula, acompañado por la transmisión hereditaria de caracteres recién adquiridos. L.N. Delone (1932), A.A. Sapegin (1934) utilizó mutaciones de rayos X para el fitomejoramiento. Bajo el liderazgo de P.F. Rokitsky en 1934-1935, se trabajó en la radiogenética de los animales.
El desarrollo intensivo de la investigación en radiobiología comenzó después del uso de armas atómicas estadounidenses en Japón en 1945, lo que planteó tareas urgentes para desarrollar métodos de protección radiológica y tratamiento de lesiones por radiación, así como para estudiar el efecto radiobiológico y la patogénesis de la enfermedad por radiación.
La prueba de la primera bomba atómica soviética se llevó a cabo el 29 de agosto de 1949. El 12 de septiembre de 1954 se probó por primera vez en el mundo un arma termonuclear y el 22 de noviembre de 1955 una bomba de hidrógeno.
Por ello, a partir de mediados de la década del 40 del siglo XX, se empezaron a crear grandes centros de investigación en el mundo. En la Unión Soviética, se establecieron grandes centros de investigación en Moscú, Leningrado, Kiev, Minsk, Alma-Ata, Novosibirsk, Sverdlovsk.
El laboratorio biofísico, establecido en 1948 en la Academia Agrícola de Moscú, que lleva el nombre de K.A. Timiryazeva fue la primera en el país en comenzar a trabajar en el estudio de los patrones de comportamiento de los productos de fisión radiactivos en el enlace de migración: suelo - plantas y en el estudio del metabolismo de los fragmentos de fisión en el cuerpo de los animales. Un lugar significativo en la radioecología general y agrícola lo ocupó la investigación sobre el estudio de la migración de productos de fisión radiactiva en la cadena: piensos - animales de granja - productos ganaderos. En los primeros años de prueba de armas nucleares, se obtuvieron datos de que la leche, la carne y los productos de su procesamiento son las fuentes más importantes de radionucleidos que ingresan al cuerpo humano.
Estos datos adquirieron especial relevancia en relación con el uso pacífico del átomo. El 27 de junio de 1954 se puso en funcionamiento la primera central nuclear del mundo en la ciudad de Obninsk.
Según fuentes extranjeras, la primera central nuclear del mundo fue la central nuclear de Calder Hall (Gran Bretaña) en 1956.
Actualmente, hay 437 unidades operativas y 38 en construcción en el mundo, respectivamente en Rusia - 30 y 3, EE.UU. - 109 y 1, Japón - 51 y 3, Francia - 56 y 4, etc. 50 años. Para 2010, se retirarán más de 200 reactores. Este es un gran problema y un desafío que enfrenta la comunidad mundial.
En la República de Bielorrusia, el presidente A.M. Lukashenko, desde 1999, ha impuesto una moratoria de diez años a la construcción de una planta de energía nuclear en el distrito Dubrovensky de la región de Vitebsk.
Actualmente, las fuentes de radiación ionizante y radiactiva se utilizan ampliamente en medicina veterinaria. Los radionúclidos se utilizan como indicadores en trabajos de investigación en el campo de la fisiología y bioquímica de animales, en el diagnóstico y tratamiento de animales enfermos, etc.
Los científicos han hecho una gran contribución al desarrollo de la radiología veterinaria.
G.G. Vokken, V.A.Kirshin, A.D.Belov, A.M. Kuzin, V.A.Budarkov, R.G. Ilyazov y otros.
El 1 de marzo de 1896, el físico francés A. Bakkrel descubrió ennegreciendo una placa fotográfica la emisión de rayos invisibles de fuerte poder penetrante por la sal de uranio. Pronto descubrió que el uranio en sí tiene la propiedad de la radiación. Luego descubrió tal propiedad en el torio. Radiactividad (del latín radio - irradio, radus - rayo y activus - efectivo), este nombre se le dio a un fenómeno abierto, que resultó ser el privilegio de los elementos más pesados de la tabla periódica de DI Mendeleev. Hay varios definiciones de este notable fenómeno, una de las cuales da tal formulación: “La radiactividad es una transformación espontánea (espontánea) de un isótopo inestable de un elemento químico en otro isótopo (generalmente un isótopo de otro elemento); en este caso se produce la emisión de electrones, protones, neutrones o núcleos (partículas) de helio ”.
En 1898, otros científicos franceses Maria Sklodowska-Curie y Pierre Curie aislaron dos nuevas sustancias del mineral de uranio, radiactivas en mucha mayor medida que el uranio y el torio. De modo que se descubrieron dos elementos radiactivos previamente desconocidos, el polonio y el radio, y Maria, además, descubre (independientemente del físico alemán G. Schmidt) el fenómeno de la radiactividad en el torio.
Por cierto, ella fue la primera en proponer el término radiactividad.Los científicos llegaron a la conclusión de que la radiactividad es un proceso espontáneo que ocurre en los átomos de los elementos radiactivos.
Ahora bien, este fenómeno se define como la transformación espontánea de un isótopo inestable de un elemento químico en un isótopo de otro elemento y, al mismo tiempo, ¿se produce la emisión de electrones, protones, neutrones o núcleos de helio? - partículas. Cabe señalar aquí que entre los elementos contenidos en la corteza terrestre, todos con números de serie superiores a 83 son radiactivos, es decir, ubicado en la tabla periódica después del bismuto.
Durante 10 años de trabajo conjunto, han hecho mucho para estudiar el fenómeno de la radiactividad. Fue un trabajo desinteresado en nombre de la ciencia, en un laboratorio mal equipado y en ausencia de los fondos necesarios. Pierre estableció una liberación espontánea de calor de las sales de radio. Los investigadores obtuvieron esta preparación de radio en 1902 en una cantidad de 0,1 g. Para ello, les llevó 45 meses de intenso trabajo y más de 10.000 operaciones químicas de liberación y cristalización.En 1903, por su descubrimiento en el campo de la radiactividad, los Curie y A. Beckeray fueron galardonados con el Premio Nobel de Física.
En total, se otorgaron más de 10 premios Nobel de física y química por trabajos relacionados con el estudio y la aplicación de la radiactividad (A. Beckeray, P. y M. Curie, E. Fermi, E. Rutherford, F. e I. Joliot -Curie, D.Havishi, O. Ganu, E. McMillann y G. Seaborg, W. Libby, etc.). En honor a los Curie, el elemento transuránico obtenido artificialmente con número de serie 96, curio, recibió su nombre.
En 1898, el científico inglés E. Rutherford comenzó a estudiar el fenómeno de la radiactividad. En 1903, E. Rutherford demuestra la falacia de la suposición del físico inglés D. Thompson sobre su teoría de la estructura del átomo y en 1908-1911 . realiza experimentos de dispersión? - partículas (núcleos de helio) con una lámina metálica - la partícula atravesó una lámina delgada (1 micra de espesor) y, al caer sobre una pantalla de sulfuro de zinc, generó un destello que se observó bien al microscopio. ¿Experimentos de dispersión? - las partículas han demostrado de manera convincente que casi toda la masa de un átomo se concentra en un volumen muy pequeño: un núcleo atómico, cuyo diámetro es aproximadamente 10 veces menor que el diámetro del átomo.
¿Mayoria? - ¿Las partículas vuelan más allá de un núcleo masivo sin tocarlo, pero ocasionalmente ocurre una colisión? - partículas con un núcleo y luego puede recuperarse. Así, su primer descubrimiento fundamental en esta área fue el descubrimiento de la falta de homogeneidad de la radiación emitida por el uranio. - y rayos.
También sugirió nombres :? –¿Decaimiento y? - partícula. Un poco más tarde, se descubrió otro componente de la radiación, indicado por la tercera letra del alfabeto griego: rayos. Esto sucedió poco después del descubrimiento de la radiactividad. ¿En los años que vendrán? - Las partículas se convirtieron para E. Rutherford en una herramienta indispensable para la investigación de núcleos atómicos. En 1903, descubre un nuevo elemento radiactivo: la emanación de torio. En 1901-1903, junto con el científico inglés F. Soddy, realiza una investigación que lo llevó al descubrimiento de la transformación natural de elementos (por ejemplo, radio en radón ) y el desarrollo de la teoría de la desintegración radiactiva de los átomos.
En 1903, el físico alemán K. Fajans y F. Soddy formularon independientemente una regla de desplazamiento que caracteriza el movimiento de un isótopo en la tabla periódica de elementos durante varias transformaciones radiactivas. En la primavera de 1934, un artículo titulado “Un nuevo tipo de radiactividad ". Sus autores Irene Joliot-Curie y su esposo Frederic Joliot-Curie descubrieron que se irradiaban boro, magnesio y aluminio. - partículas, se vuelven radiactivas y emiten positrones durante su desintegración.
Así es como se descubrió la radiactividad artificial. Como resultado de reacciones nucleares (por ejemplo, cuando varios elementos se irradian con partículas \ beta o neutrones), se forman isótopos radiactivos de elementos que no existen en la naturaleza. Son estos productos radiactivos artificiales los que constituyen la abrumadora mayoría de todos isótopos conocidos hoy.
En muchos casos, los propios productos de la desintegración radiactiva resultan ser radiactivos, y luego la formación de un isótopo estable está precedida por una cadena de varios actos de desintegración radiactiva. Ejemplos de tales cadenas son la serie de isótopos periódicos de elementos pesados, que comienzan con los nucleoides 238U, 235U, 232 y terminan con los isótopos de plomo estables 206Pb, 207Pb, 208Pb. Entonces, del número total de isótopos radiactivos conocidos actualmente alrededor de 2000, alrededor de 300 son naturales y el resto se obtienen artificialmente, como resultado de reacciones nucleares.
No existe una diferencia fundamental entre la radiación natural y la artificial. En 1934, I. y F. Joliot-Curie, como resultado del estudio de la radiación artificial, descubrieron nuevas variantes de \ beta - Decay - la emisión de positrones, que fueron originalmente predichas por los científicos japoneses H. Yukkawa y S. Sakata. y F. Joliot-Curie llevaron a cabo una reacción nuclear, cuyo producto fue un isótopo radiactivo de fósforo con un número de masa de 30. Resultó que emitió un positrón.
Este tipo de transformación radiactiva se llama decaimiento? + (Lo que significa que el decaimiento es la emisión de un electrón). Uno de los científicos más destacados de nuestro tiempo, E. Fermi, dedicó sus principales trabajos a la investigación relacionada con la radiactividad artificial. La teoría de la desintegración beta, creada por él en 1934, es ahora utilizada por los físicos para comprender el mundo de las partículas elementales.Los teóricos han predicho durante mucho tiempo la posibilidad de una doble conversión en 2 desintegraciones, en las que dos electrones o dos positrones se emiten simultáneamente, pero en la práctica este camino de la "muerte" aún no se ha encontrado ningún núcleo radiactivo.
Pero hace relativamente poco tiempo, fue posible observar un fenómeno muy raro de radiactividad de protones: se demostró la emisión de un protón por el núcleo y la existencia de radiactividad de dos protones, predicha por el científico V.I. Gol'dansky. Todos estos tipos de transformaciones radiactivas han sido confirmados solo por radioisótopos artificiales, y no ocurren en la naturaleza. Posteriormente, varios científicos de diferentes países (J. Daning, V.A. Karnaukhov, G.N. Flerov, I.V. Kurchatov, etc.) complejo, incluida la decadencia \ beta, se descubrieron transformaciones, incluida la emisión de neutrones retardados.
Uno de los primeros científicos de la antigua URSS en estudiar la física de los núcleos atómicos en general y la radiactividad en particular fue el académico I.V. Kurchatov, quien en 1934 descubrió el fenómeno de ramificación de reacciones nucleares provocadas por el bombardeo de neutrones e investigó la radiactividad artificial. una serie de elementos químicos.
En 1935, cuando se irradió bromo con flujos de neutrones, Kurchatov y sus colaboradores notaron que los átomos de bromo radiactivo resultantes se desintegraban a dos velocidades diferentes. Estos átomos se denominaron isómeros y el fenómeno descubierto por los científicos se denominó isomería. La ciencia ha establecido que los neutrones rápidos son capaces de destruir núcleos de uranio. Esto libera mucha energía y produce nuevos neutrones capaces de continuar el proceso de fisión de los núcleos de uranio Más tarde se descubrió que los núcleos atómicos de uranio pueden fisión sin la ayuda de neutrones. Así es como se estableció la fisión espontánea (espontánea) del uranio.
En honor al destacado científico en el campo de la física nuclear y la radiactividad, el elemento 104 de la tabla periódica de Mendeleev se llama Kurchatovium. El descubrimiento de la radiactividad tuvo un tremendo impacto en el desarrollo de la ciencia y la tecnología. Marcó el comienzo de una era de estudio intensivo de las propiedades y la estructura de las sustancias. Nuevas perspectivas que han surgido en la energía, la industria, la medicina militar y otras áreas de La actividad humana debido al dominio de la energía nuclear cobró vida gracias al descubrimiento de la capacidad de los elementos químicos para las transformaciones espontáneas.
Sin embargo, junto con los factores positivos de utilizar las propiedades de la radiactividad en interés de la humanidad, se pueden citar ejemplos de su interferencia negativa en nuestra vida, como las armas nucleares en todas sus formas, los barcos hundidos y los submarinos con motores atómicos y armas atómicas. , eliminación de desechos radiactivos en el mar y en tierra, accidentes en centrales nucleares, etc. y directamente para Ucrania, el uso de la radiactividad en la energía nuclear condujo a la tragedia de Chernobyl.
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La radiactividad fue descubierta en 1896 por el físico francés A. Becquerel. Estudió la relación entre la luminiscencia y los rayos X recientemente descubiertos.
A Becquerel se le ocurrió un pensamiento: ¿no está toda luminiscencia acompañada de rayos X? Para probar su conjetura, tomó varios compuestos, incluido uno de las sales de uranio, fosforescente con una luz verde amarillenta. Después de iluminarlo con luz solar, envolvió la sal en papel negro y lo puso en un armario oscuro sobre una placa fotográfica, también envuelto en papel negro. Después de un tiempo, después de haber revelado la placa, Becquerel vio la imagen de un trozo de sal. Pero la radiación luminiscente no podía atravesar el papel negro y solo los rayos X podían iluminar la placa en estas condiciones. Becquerel repitió el experimento varias veces y con igual éxito. A finales de febrero de 1896, en una reunión de la Academia de Ciencias de Francia, realizó un informe sobre la emisión de rayos X de sustancias fosforescentes.
Después de algún tiempo, se desarrolló accidentalmente una placa en el laboratorio de Becquerel, sobre la cual se encontraba sal de uranio, no irradiada por la luz solar. Ella, por supuesto, no fosforescó, pero resultó la impresión en la placa. Luego, Becquerel comenzó a probar varios compuestos y minerales de uranio (incluidos los que no exhiben fosforescencia), así como uranio metálico. El plato estaba invariablemente iluminado. Al colocar una cruz de metal entre la sal y el plato, Becquerel obtuvo los débiles contornos de la cruz en el plato. Luego quedó claro que se descubrieron nuevos rayos que atraviesan objetos opacos, pero no son rayos X.
Becquerel estableció que la intensidad de la radiación está determinada solo por la cantidad de uranio en la preparación y no depende en absoluto de los compuestos en los que se incluye. Por lo tanto, esta propiedad no era inherente a los compuestos, sino al elemento químico: el uranio.
Becquerel comparte su descubrimiento con los científicos con los que colaboró. En 1898, Marie Curie y Pierre Curie descubrieron la radiactividad del torio, y más tarde descubrieron los elementos radiactivos polonio y radio.
Descubrieron que todos los compuestos de uranio y, en mayor medida, el uranio en sí tienen la propiedad de la radiactividad natural. Becquerel volvió a los fósforos que le interesaban. Es cierto que hizo otro descubrimiento importante relacionado con la radiactividad. Una vez que Becquerel necesitó una sustancia radiactiva para una conferencia pública, la tomó de los Curie y se guardó el tubo de ensayo en el bolsillo del chaleco. Luego de dar una conferencia, devolvió la droga radioactiva a los dueños, y al día siguiente encontró un enrojecimiento de la piel en forma de probeta en el cuerpo debajo del bolsillo del chaleco. Becquerel se lo contó a Pierre Curie y él mismo hizo un experimento: durante diez horas usó un tubo de ensayo con radio atado al antebrazo. Unos días después, también desarrolló enrojecimiento, que luego se convirtió en una úlcera grave, que sufrió durante dos meses. Así fue como se descubrió por primera vez el efecto biológico de la radiactividad.
Pero incluso después de eso, los Curie hicieron su trabajo con valentía. Baste decir que Marie Curie murió de enfermedad por radiación (habiendo vivido, sin embargo, hasta los 66 años).
En 1955, se examinaron los cuadernos de Marie Curie. Aún emiten, gracias a la contaminación radiactiva introducida durante su llenado. En una de las hojas se ha conservado una huella dactilar radiactiva de Pierre Curie.
El concepto de radiactividad y tipos de radiación.
Radiactividad: la capacidad de algunos núcleos atómicos de transformarse espontáneamente (espontáneamente) en otros núcleos con la emisión de varios tipos de radiación radiactiva y partículas elementales. La radiactividad se divide en natural (observada en isótopos inestables que existen en la naturaleza) y artificial (observada en isótopos obtenidos mediante reacciones nucleares).
La radiación radiactiva se divide en tres tipos:
- - radiación: desviada por campos eléctricos y magnéticos, tiene una alta capacidad de ionización y baja capacidad de penetración; representa una corriente de núcleos de helio; la carga de la partícula es + 2e, y la masa coincide con la masa del núcleo del isótopo de helio 42He.
- - radiación - desviada por campos eléctricos y magnéticos; su capacidad ionizante es mucho menor (aproximadamente en dos órdenes de magnitud) y su capacidad de penetración es mucho mayor que la de las partículas; es una corriente de electrones rápidos.
- - radiación: no es desviada por campos eléctricos y magnéticos, tiene una capacidad ionizante relativamente débil y una capacidad de penetración muy alta; es una radiación electromagnética de onda corta con una longitud de onda extremadamente corta
La vida media T1 / 2 es el tiempo durante el cual el número inicial de núcleos radiactivos, en promedio, se reduce a la mitad.
La radiación alfa es un flujo de partículas cargadas positivamente formadas por 2 protones y 2 neutrones. La partícula es idéntica al núcleo del átomo de helio-4 (4He2 +). Formado por la desintegración alfa de los núcleos. Por primera vez, E. Rutherford descubrió la radiación alfa. Al estudiar los elementos radiactivos, en particular, al estudiar elementos radiactivos como el uranio, el radio y las anémonas, E. Rutherford llegó a la conclusión de que todos los elementos radiactivos emiten rayos alfa y beta. Y, lo que es más importante, la radiactividad de cualquier elemento radiactivo disminuye después de un cierto período de tiempo específico. La fuente de radiación alfa son los elementos radiactivos. A diferencia de otros tipos de radiación ionizante, la radiación alfa es la más inofensiva. Es peligroso solo cuando dicha sustancia ingresa al cuerpo (inhalación, comer, beber, frotar, etc.), ya que el rango de una partícula alfa, por ejemplo, con una energía de 5 MeV, en el aire es de 3.7 cm y en el tejido biológico es de 0, 05 mm. La radiación alfa de un radionúclido que ha entrado en el cuerpo causa una destrucción verdaderamente de pesadilla, porque el factor de calidad de la radiación alfa con energía inferior a 10 MeV es igual a 20 mm. y las pérdidas de energía se producen en una capa muy fina de tejido biológico. Prácticamente lo quema. Cuando las partículas alfa son absorbidas por organismos vivos, pueden ocurrir mutagénicos (factores causantes de mutación), cancerígenos (sustancias o agentes físicos (radiación) que pueden provocar el desarrollo de neoplasias malignas) y otros efectos negativos. Capacidad de penetración A. - y. pequeño porque sostenido por una hoja de papel.
Partícula beta (partícula p), una partícula cargada emitida como resultado de la desintegración beta. La corriente de partículas beta se llama rayos beta o radiación beta.
Las partículas beta cargadas negativamente son electrones (b--), las cargadas positivamente son positrones (b +).
Las energías de las partículas beta se distribuyen continuamente desde cero hasta una energía máxima, dependiendo del isótopo en descomposición; esta energía máxima varía de 2.5 keV (para renio-187) a decenas de MeV (para núcleos de vida corta lejos de la línea de estabilidad beta).
Los rayos beta son desviados de la dirección rectilínea por campos eléctricos y magnéticos. La velocidad de las partículas en los rayos beta se acerca a la velocidad de la luz. Los rayos beta son capaces de ionizar gases, provocar reacciones químicas, luminiscencia y actuar sobre placas fotográficas.
Dosis significativas de radiación beta externa pueden causar quemaduras en la piel por radiación y provocar enfermedad por radiación. Aún más peligrosa es la exposición interna a radionucleidos beta activos que han ingresado al cuerpo. La radiación beta tiene un poder de penetración significativamente menor que la radiación gamma (sin embargo, un orden de magnitud más que la radiación alfa). Una capa de cualquier sustancia con una densidad superficial del orden de 1 g / cm2.
Por ejemplo, unos pocos milímetros de aluminio o varios metros de aire absorben casi por completo las partículas beta con una energía de aproximadamente 1 MeV.
La radiación gamma es una forma de radiación electromagnética con una longitud de onda extremadamente corta.< 5Ч10-3 нм и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Гамма-квантами являются фотоны высокой энергии. Обычно считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1-100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению, если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке -- то к рентгеновскому излучению. Очевидно, физически кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно.
La radiación gamma se emite durante las transiciones entre estados excitados de núcleos atómicos (las energías de tales cuantos gamma están en el rango de ~ 1 keV a decenas de MeV). En reacciones nucleares (por ejemplo, en la aniquilación de un electrón y un positrón, desintegración de un pión neutro, etc.), así como en la deflexión de partículas cargadas energéticamente en campos magnéticos y eléctricos.
Los rayos gamma, a diferencia de los rayos by los rayos c, no son desviados por campos eléctricos y magnéticos y se caracterizan por un mayor poder de penetración a energías iguales y en igualdad de condiciones en otras condiciones. Los gamma quanta provocan la ionización de los átomos de la sustancia. Los principales procesos que ocurren cuando la radiación gamma atraviesa una sustancia:
Efecto fotoeléctrico (un cuanto gamma es absorbido por un electrón de la capa atómica, transfiriéndole toda la energía e ionizando el átomo).
Dispersión de Compton (un cuanto gamma es dispersado por un electrón, transfiriéndole parte de su energía).
Creación de pares electrón-positrón (en el campo del núcleo, un cuanto gamma con una energía de al menos 2mec2 = 1.022 MeV se convierte en un electrón y un positrón).
Procesos fotonucleares (a energías superiores a varias decenas de MeV, un cuanto gamma es capaz de eliminar nucleones del núcleo).
Los cuantos gamma, como cualquier otro fotón, se pueden polarizar.
La irradiación con rayos gamma, dependiendo de la dosis y la duración, puede causar enfermedad por radiación crónica y aguda. Los efectos estocásticos de la radiación incluyen varios tipos de cáncer. Al mismo tiempo, la radiación gamma inhibe el crecimiento de células cancerosas y otras células que se dividen rápidamente. La radiación gamma es mutagénica y teratogénica.
Una capa de sustancia puede servir como protección contra la radiación gamma. La efectividad del blindaje (es decir, la probabilidad de absorción de un cuanto gamma al pasar a través de él) aumenta con un aumento en el grosor de la capa, la densidad de la sustancia y el contenido de núcleos pesados (plomo, tungsteno, agotados uranio, etc.) en él.
La unidad de medida de la radiactividad es el becquerel (Bq, Bq). Un becquerel equivale a una desintegración por segundo. El contenido de actividad en una sustancia a menudo se estima por unidad de peso de sustancia (Bq / kg) o su volumen (Bq / l, Bq / m3). A menudo se usa una unidad fuera del sistema: curie (Ki, Ci). Un curie corresponde al número de desintegraciones por segundo en 1 gramo de radio. 1 Ci = 3.7.1010 Bq.
Las relaciones entre las unidades de medida se muestran en la siguiente tabla.
Para determinar la dosis de exposición se utiliza la conocida unidad de rayos X fuera del sistema (P, R). Un rayo X corresponde a una dosis de rayos X o radiación gamma, a la que se forman 2.109 pares de iones en 1 cm3 de aire. 1 Р = 2, 58,10-4 C / kg.
Para evaluar el efecto de la radiación sobre una sustancia, se mide la dosis absorbida, que se define como la energía absorbida por unidad de masa. La unidad de dosis absorbida se llama rad. Un rad equivale a 100 erg / g. En el sistema SI, se usa una unidad diferente: gris (Gr, Gy). 1 Gr = 100 rad = 1 J / kg.
El efecto biológico de diferentes tipos de radiación no es el mismo. Esto se debe a las diferencias en su capacidad de penetración y la naturaleza de la transferencia de energía a los órganos y tejidos de un organismo vivo. Por lo tanto, para evaluar las consecuencias biológicas del uso del equivalente biológico de rayos X, rem. La dosis REM es equivalente a la dosis RAD multiplicada por el factor de calidad de la radiación. Para rayos X, rayos beta y gamma, el factor de calidad se considera igual a uno, es decir, rem corresponde a rad. Para las partículas alfa, el factor de calidad es 20 (esto significa que las partículas alfa causan 20 veces más daño al tejido vivo que la misma dosis absorbida de rayos beta o gamma). Para los neutrones, el coeficiente varía de 5 a 20, dependiendo de la energía. En el sistema SI, se ha introducido una unidad especial llamada sievert (Sv, Sv) para la dosis equivalente. 1 Sv = 100 rem. La dosis equivalente en sievert es la dosis absorbida en grises multiplicada por el factor de calidad.
El surgimiento de la radiobiología se debe a tres grandes descubrimientos que coronaron el final del siglo anterior:
1895: el descubrimiento de los rayos X por Wilhelm Konrad Rayos X;
1896: descubrimiento por Henri Becquerel de la radiactividad natural del uranio;
1898 - descubrimiento por la pareja Curie - Maria Sklodowska y Pierre de las propiedades radiactivas del polonio y el radio.
Wilhelm Konrad Roentgen tenía 50 años en el momento de su gran descubrimiento. Luego dirigió el Instituto de Física y el Departamento de Física de la Universidad de Würzburg. El 8 de noviembre de 1895 Roentgen, como de costumbre, terminó los experimentos en el laboratorio a última hora de la noche. Al apagar la luz de la habitación, notó un brillo verdoso en la oscuridad, que emanaba de los cristales de sal esparcidos sobre la mesa. Resultó que se había olvidado de apagar el voltaje del tubo catódico con el que estaba trabajando ese día. El resplandor cesó inmediatamente tan pronto como se cortó la corriente, y apareció inmediatamente cuando se encendió. Al investigar el misterioso fenómeno, Roentgen llegó a una ingeniosa conclusión: cuando una corriente pasa a través de un tubo, aparece en él una radiación desconocida. Es esto lo que hace que los cristales brillen. Sin conocer la naturaleza de esta radiación, la llamó rayos X.
El bombo y las fábulas que surgieron no pudieron debilitar el interés por el gran descubrimiento. Los rayos X se convirtieron inmediatamente no solo en un tema de estudio profundo en todo el mundo, sino que también encontraron rápidamente una aplicación práctica. Además, sirvieron como un impulso inmediato para el descubrimiento de un nuevo fenómeno: la radiactividad natural, que sacudió al mundo menos de seis meses después del descubrimiento de los rayos X.
Los rayos X no solo se convirtieron inmediatamente en tema de estudio profundo en todo el mundo, sino que también encontraron rápidamente una aplicación práctica. Además, sirvieron de impulso para el descubrimiento de un nuevo fenómeno: la radiactividad natural, que sacudió al mundo menos de seis meses después del descubrimiento de los rayos X. Uno de los interesados en la naturaleza de los rayos X "omnipresentes" fue el profesor de física en el Museo de Historia Natural de París, Henri Becquerel. Habiendo revelado una placa fotográfica, una vez dejada sobre la mesa, envuelta en papel negro, Becquerel descubrió que había sido iluminada solo en el lugar donde se había vertido la sal de uranio. Habiendo repetido las observaciones varias veces con tiempo soleado y nublado, el científico llegó a la conclusión de que el uranio arbitrariamente, independientemente de la radiación solar, emite "rayos de uranio" invisibles a la vista.
Decenas de investigadores después del descubrimiento de Roentgen buscaban nuevas emisiones misteriosas. Pero solo el curioso y talentoso A. Becquerel logró distinguir la emisión espontánea de radiación penetrante por uranio de la luminiscencia inducida por la luz solar.
Docenas de investigadores después del descubrimiento de Roentgen estaban ocupados buscando nueva radiación misteriosa. El estudio de este fenómeno se convirtió en el tema de apasionadas búsquedas de la gran científica polaca Maria Sklodowska-Curie, y pronto también de su marido, el no menos brillante investigador francés Pierre Curie.
El 18 de julio de 1898, los Curie anunciaron el descubrimiento de un nuevo elemento radiactivo: polonio el nombre de la tierra natal de M. Curie - Polonia, y el 26 de diciembre M. Curie y J. Bemont - sobre el descubrimiento del segundo elemento radiactivo - radio.El trabajo sobre el estudio de la radiactividad siguió desarrollándose rápidamente. En 1899, M. Curie descubrió que el aire alrededor de los compuestos de radio se convierte en un conductor de corriente eléctrica, y en 1900 el químico alemán E. Dorn informó sobre su descubrimiento de un nuevo elemento radiactivo gaseoso liberado a partir de preparaciones de radio. Llamó a este elemento radón. . En el mismo año en Inglaterra, E. Rutherford y R. Owen establecieron que el torio emite un gas radiactivo, al que llamaron emanación (torón). Un poco más tarde, A. Debierne y F. Gisel de forma independiente, mientras estudiaban las anémonas, demostraron que también se libera gas radiactivo. En el mismo año, el canadiense J. McLennon descubrió que, como resultado de las transformaciones radiactivas del radio, se forma radio-G estable (RaG), y O. Gahn y L. Meitner encontraron el producto final de la transformación del torio: estable. torio-D (ThD).
En 1900, el científico inglés W. Crookes e independientemente de él
UNA.
En 1911, K. Fajans determinó que la transformación radiactiva de RaC procede de dos formas: con la formación de radio-C / (RaC) y radio-C "(RaC"). En el mismo año, el científico ruso G.N.
Antonov en el laboratorio de Rutherford, usando la curva de desintegración UX, encontró que había una impureza radiactiva en ella, un elemento que llamó ypan-Y (UY). En 1913, F. Soddy y el científico alemán O. Goering descubrieron el uranio-X 2 (UX 2), llamado Brevius, en los productos de desintegración del uranio, y los británicos E. Marsden y R. Wilson: la dualidad de la desintegración de torio-C en torio-C "(ThC") y torio-D (ThD). G. McCoy y S. Viol en los EE. UU. Investigaron las propiedades químicas de los elementos radiactivos: los productos de desintegración del torio. Además, O. Gahn yL. Meitner e, independientemente de ellos, F. Soddy y J. Crenston, aislaron de los minerales de uranio un nuevo elemento radiactivo protactinio (Ra), un precursor del actinio.
El número de elementos radiactivos recién descubiertos aumentó drásticamente, lo que contradecía la tabla periódica de elementos.
DI. Mendeleev. La mayoría de ellos no tenían cabida en este sistema. Al mismo tiempo, como hemos visto, se acumulaba información sobre la transformación de algunos elementos radiactivos en otros, sobre su relación. Todos estos descubrimientos de nuevos elementos se llevaron a cabo a lo largo del camino recorrido por M. Curie: el método de los portadores.
La radiactividad o desintegración radiactiva es un cambio espontáneo en la estructura o composición interna de un núcleo atómico inestable. En este caso, el núcleo atómico emite fragmentos nucleares, gamma quanta o partículas elementales. La radiactividad puede ser artificial cuando la desintegración de los núcleos atómicos se consigue mediante determinadas reacciones nucleares. Pero antes de llegar a la desintegración radiactiva artificial, la ciencia se familiarizó con la radiactividad natural: la desintegración espontánea de los núcleos de algunos elementos que ocurren en la naturaleza.
Prehistoria del descubrimiento
Cualquier descubrimiento científico es el resultado de un arduo trabajo, pero la historia de la ciencia conoce ejemplos en los que el azar jugó un papel importante. Esto sucedió con el físico alemán V.K. Radiografía. Este científico se dedicó al estudio de los rayos catódicos.Una vez que K.V. Los rayos X activaron el tubo catódico, cubierto con papel negro. No muy lejos del tubo había cristales de cianuro de platino y bario, que no estaban asociados con el dispositivo. Comenzaron a brillar en verde. Así se descubrió la radiación que se produce cuando los rayos catódicos chocan con un obstáculo. El científico lo llamó rayos X, y en Alemania y Rusia se usa actualmente el término "radiación de rayos X".
Descubrimiento de radiactividad natural
En enero de 1896, el físico francés A. Poincaré en una reunión de la Academia habló sobre el descubrimiento de V.K. Roentgen y presentó una hipótesis sobre la conexión de esta radiación con el fenómeno de la fluorescencia: un resplandor no térmico de una sustancia bajo la influencia de la radiación ultravioleta.A la reunión asistió el físico A.A. Becquerel. Estaba interesado en esta hipótesis, porque había estudiado durante mucho tiempo el fenómeno de la fluorescencia utilizando el ejemplo del nitrito de uranilo y otras sales de uranio. Estas sustancias, bajo la influencia de la luz solar, brillan con una luz brillante de color amarillo verdoso, pero tan pronto como cesa la acción de los rayos del sol, las sales de uranio dejan de brillar en menos de una centésima de segundo. Esto fue establecido por el padre de A.A. Becquerel, quien también era físico.
Después de escuchar el informe de A. Poincaré, A.A. Becquerel sugirió que las sales de uranio, habiendo dejado de brillar, pueden seguir emitiendo alguna otra radiación que atraviese un material opaco. La experiencia del investigador pareció demostrarlo. El científico puso granos de sal de uranio en una placa fotográfica envuelta en papel negro y la expuso a la luz solar. Habiendo revelado la placa, descubrió que se volvía negra donde estaban los granos. A.A. Becquerel concluyó que la radiación emitida por la sal de uranio es provocada por los rayos del sol. Pero el proceso de investigación fue nuevamente invadido por una casualidad.
Una vez que A.A. Becquerel tuvo que posponer otro experimento debido al tiempo nublado. Puso la placa fotográfica preparada en un cajón de la mesa y puso encima una cruz de cobre cubierta con sal de uranio. Después de un tiempo, sin embargo, desarrolló la placa, y en ella se mostró el contorno de una cruz. Dado que la cruz y la placa se encontraban en un lugar inaccesible a la luz solar, quedaba por asumir que el uranio, el último elemento de la tabla periódica, emite radiaciones invisibles de forma espontánea.
El estudio de este fenómeno, junto con A.A. Becquerel fue acogido por los esposos Pierre y Marie Curie. Descubrieron que dos elementos más que descubrieron tienen esta propiedad. Uno de ellos se llamó polonio, en honor a Polonia, la patria de Marie Curie, y el otro, radio, de la palabra latina radio, rayo. Por sugerencia de Marie Curie, este fenómeno se denominó radiactividad.
